JVM总结：概述--JVM对象探秘

Posted 2020-06-09

这一节我们来讨论一下JVM对象建立过程。 

JVM对象探秘
　　对象的建立
　　对象的内存布局
　　对象的访问定位

JVM对象探秘

对象的建立

对象的建立过程 
 
　　　　　　　　　　　　　　图一：对象建立过程 
1、类加载检查。 
当JVM检测到有一条new指令时，首先先检查该指令的参数是否在常量池中定位到一个类的符号引用，并检查这个符号引用所代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果存在的话，JVM将直接使用已有的信息对该类进行操作。 
如果没有，则执行相应的类加载过程。 
2、为新生对象分配内容。 
不同的JVM垃圾收集器在内容分配的时候的表现也不相同。 
如果使用的收集器带有压缩整理过程，则进行指针碰撞，因为收集器带有压缩整理，所以整个堆内存是绝对规整的，分配内存就仅仅是把指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离作为对象的内存。 
如果使用的收集器不带有压缩整理过程，此时JVM维护着一个空闲列表，记录着可用的内存块位置和大小，分配时在列表中找到足够大的空间划分给对象实例。 
内存分配完成后，分配到的内存空间都初始化为零，但不包括对象头。 
值得注意的是 
内存分配时的同步问题可以通过以下两种方式进行同步： 
a、对分配内存空间的动作进行同步处理。虚拟机采用CAS（比较并交配，通过3个操作数，内存值V，旧的预期值A、要修改的新值B，当且仅当预期值A和内存值V相同时，才将内存值改成B，否则不分配内存）配上失败重试方式来保证更新操作的原子性。 
b、把内存的分配动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中先预留一块本地线程分配缓冲（TLAB）。哪个线程分配内存时，就在哪个线程的TLAB分配，只有当TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。 
3、对对象进行必要的设置。 
例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头之中。 
4、初始化对象。 
当完成上述操作后，对象的内存便分配成功了，但是所有的字段都还是零。 
此时应该执行方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，从而产生一个真正可用的对象。

对象的内存布局

对象的内存布局分为三个区域： 
a、对象头，b、实例数据，c、对齐填充。

• 对象头：非固定的数据结构。一来是用来存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。二来是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针、JVM通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。如果对象是一个Java数组，则在对象头中还需要有一块记录数组长度数据。
• 实例数据：存储对象真正有效的信息，也就是程序代码中所定义的各种类型的字段内容。不论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的。这部分的存储顺序会受到Java源码中定义顺序的影响。
• 对齐填充：不一定必然存在。启到占位符的作用。因为JVM的自动内存管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，即对象的大小必须是8字节的整数倍。故当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

对象的访问定位

对象的访问方式由虚拟机实现，主流的访问方式有两种： 
1、使用句柄访问，Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。 
2、直接指针访问。Java堆需要考虑如何放置访问类型数据的相关信息，此时reference存放的是对象地址。 
两种访问方式的对比：

• 使用句柄时，当改变句柄中的实例数据指针时，reference本身不需要被修改。
• 使用直接指针访问最大的好处在于速度较快，因为其节省了一次指针定位的时间开销。

目前使用直接指针访问的方式比较常用。因为对象的访问在Java程序运行过程中是比较频繁的，积少成多也会造成太多的时间开销。